本發(fā)明涉及熱泵領(lǐng)域，特別是涉及一種二氧化碳熱泵加熱裝置。

背景技術(shù)：

熱泵供暖裝置一般性可包括外機、散熱裝置、水循環(huán)管路和循環(huán)泵，其中，外機主要由壓縮機、利用外機內(nèi)的冷媒對水進(jìn)行加熱的換熱器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器等幾大部件組成，其工作原理是由壓縮機工作產(chǎn)生高壓高溫的制冷劑氣體進(jìn)入換熱器后被冷凝降溫，然后到節(jié)流裝置進(jìn)行節(jié)流膨脹，后進(jìn)入蒸發(fā)器吸收空氣的熱量蒸發(fā)成低壓蒸汽，低壓制冷劑蒸汽被吸入壓縮機重新被壓縮成高溫高壓氣體。水循環(huán)管路可配置成將散熱裝置內(nèi)的水引入換熱器內(nèi)，被換熱器內(nèi)的制冷劑加熱后引流返回散熱裝置，以使散熱裝置向室內(nèi)釋放熱量。然而，現(xiàn)有的熱泵供暖裝置在供暖時，熱泵供暖裝置的壓縮機容易出現(xiàn)停機等現(xiàn)象，顯著降低了外機的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的旨在克服現(xiàn)有的熱泵供暖裝置的至少一個缺陷，提供一種二氧化碳熱泵加熱裝置，其能夠使壓縮機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，提高工作效率。

本發(fā)明的一個進(jìn)一步的目的是要盡量降低進(jìn)入第二回?zé)崞鞯亩趸嫉臏囟龋页浞掷脧膲嚎s機流出的二氧化碳的熱量。

本發(fā)明的另一個進(jìn)一步的目的是要能夠?qū)Ψ致妨髁窟M(jìn)行調(diào)節(jié)，以對流量進(jìn)行有效分配，從而進(jìn)一步提高二氧化碳熱泵加熱裝置的工作效率。

本發(fā)明的又一個進(jìn)一步的目的是提高二氧化碳熱泵加熱裝置的蒸發(fā)器的換熱效率。

為了實現(xiàn)上述至少一個目的，本發(fā)明提供了一種二氧化碳熱泵加熱裝置。該二氧化碳熱泵加熱裝置包括：

容裝有二氧化碳的熱泵系統(tǒng)，其具有壓縮機、利用熱泵系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳對水進(jìn)行加熱的換熱器、第一回?zé)崞鳌⒕哂蟹至骱凸?jié)流功能的分流節(jié)流裝置、蒸發(fā)器以及第二回?zé)崞?，且配置成使二氧化碳從壓縮機流出后，依次流經(jīng)換熱 器和第一回?zé)崞?，后被分流?jié)流裝置分流為兩路以分別進(jìn)入蒸發(fā)器和第二回?zé)崞鳎粡恼舭l(fā)器流出的二氧化碳再次進(jìn)入第一回?zé)崞?，然后循環(huán)流回壓縮機；從第二回?zé)崞髁鞒龅亩趸佳h(huán)流回壓縮機；以及

容裝有水的水路系統(tǒng)，其具有進(jìn)水管、中間水管和出水管，且配置成使水從進(jìn)水管流入后，依次流經(jīng)第二回?zé)崞?、中間水管和換熱器，最后從出水管流出。

可選地，分流節(jié)流裝置包括：

分流裝置，其具有一個進(jìn)口和兩個出口；

第一節(jié)流裝置，設(shè)置在蒸發(fā)器和分流裝置之間的管路上；

第二節(jié)流裝置，設(shè)置在第二回?zé)崞骱头至餮b置之間的管路上。

可選地，第一節(jié)流裝置為電磁膨脹閥或毛細(xì)管；第二節(jié)流裝置為電磁膨脹閥或毛細(xì)管。

可選地，水路系統(tǒng)還包括：散熱裝置，其出水口連通至進(jìn)水管的進(jìn)口，其進(jìn)水口連通至出水管的出口。

可選地，散熱裝置為地板輻射采暖裝置、墻體輻射采暖裝置、暖氣片或室內(nèi)機。

可選地，水路系統(tǒng)還包括：儲水水箱，進(jìn)水管的進(jìn)口連通至儲水水箱的下部，出水管的出口連通至儲水水箱的上部。

可選地，進(jìn)水管的進(jìn)口連通至自來水網(wǎng)。

可選地，進(jìn)水管上還設(shè)置有水泵。

可選地，第二回?zé)崞靼ㄋ鞴苈泛屠涿焦?，配置成使所述冷媒管?nèi)的二氧化碳與所述水流管路內(nèi)的水進(jìn)行熱交換。

可選地，水流管路為直管；且

冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向纏繞于水流管路；或

冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈直線狀延伸；或

冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈螺旋狀延伸。

本發(fā)明的二氧化碳熱泵加熱裝置中因為具有第二回?zé)崞鳎山档瓦M(jìn)入換熱器的水的溫度，以防止壓縮機因排氣溫度過高而停機，也可防止由于CO2進(jìn)入蒸發(fā)器時溫度過高而導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱效果很差，顯著提高了二氧化碳熱泵加熱裝置的工作效率，且可靠性高、節(jié)能。

進(jìn)一步地，由于本發(fā)明的二氧化碳熱泵加熱裝置中，第二回?zé)崞骱驼舭l(fā)器并聯(lián)設(shè)置且處于第一回?zé)崞鞯南掠?，第一回?zé)崞饔糜诩訜崃鞒稣舭l(fā)器的冷媒，可盡量降低流入第二回?zé)崞鞯亩趸嫉臏囟?。流出第二回?zé)崞鞯亩趸贾苯友h(huán)流回壓縮機，可使第二回?zé)崞髦械母邷囟趸既坑糜诩訜崃鞒稣舭l(fā)器的二氧化碳，可防止流出蒸發(fā)器的二氧化碳先與流出第二回?zé)崞鞯亩趸歼M(jìn)行熱交換，使流出換熱器的二氧化碳中的熱量得不到充分利用。

進(jìn)一步地，由于本發(fā)明的二氧化碳熱泵加熱裝置中的兩個分路分別具有一個可控的節(jié)流裝置，即第一節(jié)流裝置和第二節(jié)流裝置，可任意分配兩個分路中的二氧化碳的流量，以使該二氧化碳熱泵加熱裝置根據(jù)實際工況對兩個分路中的流量進(jìn)行調(diào)整，從而提高能效。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二氧化碳熱泵加熱裝置的示意性系統(tǒng)圖。

具體實施方式

對于現(xiàn)有的熱泵供暖裝置在供暖時，熱泵供暖裝置的壓縮機容易出現(xiàn)停機等現(xiàn)象，發(fā)明人經(jīng)過研究分析，發(fā)現(xiàn)了引起壓縮機容易停機的原因是：由于流出熱泵供暖裝置的散熱裝置的水的溫度較高，該水在進(jìn)入利用外機內(nèi)的冷媒對水進(jìn)行加熱的換熱器后，使換熱器的效率降低，進(jìn)而引起了壓縮機的排氣溫度較高，引起了壓縮機的停機；且不能夠?qū)Q熱器進(jìn)行有效的冷卻，使冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器的溫度偏高，降低蒸發(fā)器的換熱效率。因此，發(fā)明人提出了一種新的二氧化碳熱泵加熱裝置100。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二氧化碳熱泵加熱裝置100的示意性系統(tǒng)圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種二氧化碳熱泵加熱裝置100。該二氧化碳熱泵加熱裝置100可包括熱泵系統(tǒng)20和水路系統(tǒng)30。熱泵系統(tǒng)20內(nèi)容裝有二氧化碳，也就是說，該熱泵系統(tǒng)20采用二氧化碳作為冷媒介質(zhì)，以充分利用二氧化碳的加熱溫度高、無環(huán)境污染等優(yōu)點。

該二氧化碳熱泵加熱裝置100的熱泵系統(tǒng)20可包括壓縮機21、利用熱泵系統(tǒng)20內(nèi)的二氧化碳對水進(jìn)行加熱的換熱器22、第一回?zé)崞?3、具有分流和節(jié)流功能的分流節(jié)流裝置、蒸發(fā)器26以及第二回?zé)崞?7。進(jìn)一步地，該熱泵系統(tǒng)20可配置成使二氧化碳從壓縮機21流出后，依次流經(jīng)換熱器22和第一回?zé)崞?3，后被分流節(jié)流裝置分流為兩路以分別進(jìn)入蒸發(fā)器26和第二回?zé)崞?7；從蒸發(fā)器26流出的二氧化碳再次進(jìn)入第一回?zé)崞?3，然后循環(huán)流回壓縮機21；從第二回?zé)崞?7流出的二氧化碳循環(huán)流回壓縮機21。

具體地，壓縮機21配置成對流入其中的二氧化碳進(jìn)行壓縮，以提高二氧化碳的溫度和壓力。換熱器22的冷媒進(jìn)口與壓縮機21的冷媒出口相連通，以接收從壓縮機21流出的二氧化碳，從而利用進(jìn)入其內(nèi)的二氧化碳加熱進(jìn)入其內(nèi)的水。

第一回?zé)崞?3可具有相互連通的第一冷媒進(jìn)口和第一冷媒出口，以及相互連通的第二冷媒進(jìn)口和第二冷媒出口；第一冷媒進(jìn)口配置成接收從換熱器22流出的二氧化碳，第二冷媒進(jìn)口配置成接收從熱泵系統(tǒng)20的蒸發(fā)器26流出的二氧化碳，以使從換熱器22流出的二氧化碳與從熱泵系統(tǒng)20的蒸發(fā)器26流出的二氧化碳進(jìn)行熱交換，盡可能降低流出第一回?zé)崞?3的二氧化碳的溫度。

分流節(jié)流裝置可實現(xiàn)分流和節(jié)流功能，即該分流節(jié)流裝置可將從第一冷媒出口流出的二氧化碳進(jìn)行分流，且可使在二氧化碳進(jìn)入第二回?zé)崞?7和蒸發(fā)器26之前被節(jié)流膨脹。分流節(jié)流裝置可具有一個進(jìn)口和兩個出口。分流節(jié)流裝置的進(jìn)口與第一冷媒出口連通。

第二回?zé)崞?7可具有相互連通的第三冷媒進(jìn)口和第三冷媒出口，以及相互連通的進(jìn)水口和出水口，第三冷媒進(jìn)口配置成接收從分流節(jié)流裝置的一個出口流出的二氧化碳，以使進(jìn)入第二回?zé)崞?7的二氧化碳與進(jìn)入第二回?zé)崞?7中的水進(jìn)行熱交換。

蒸發(fā)器26可配置成接收從分流節(jié)流裝置的另一出口流出的二氧化碳，且使進(jìn)入其內(nèi)的二氧化碳與周圍環(huán)境換熱以吸收熱量。

第一回?zé)崞?3的第二冷媒出口和第二回?zé)崞?7的第三冷媒出口均與壓縮機21的冷媒進(jìn)口管路連通，以使二氧化碳循環(huán)流回壓縮機21進(jìn)行下次循環(huán)。

該二氧化碳熱泵加熱裝置100的水路系統(tǒng)30可具有進(jìn)水管31、中間水管32和出水管33。特別地，水路系統(tǒng)30可配置成使水從進(jìn)水管31流入后，依次流經(jīng)第二回?zé)崞?7、中間水管32和換熱器22，最后從出水管33流出。具體地，進(jìn)水管31的出口連通至第二回?zé)崞?7的進(jìn)水口，中間水管32的兩端 分別連通至第二回?zé)崞?7的出水口和換熱器22的進(jìn)水口，出水管33的進(jìn)口連通至換熱器22的出水口。

在本發(fā)明實施例中，進(jìn)入進(jìn)水管31的水首先被第二回?zé)崞?7中的二氧化碳冷卻，然后被換熱器22中的二氧化碳加熱，經(jīng)出水管33流出以被使用。本發(fā)明實施例的二氧化碳熱泵加熱裝置100可控制或調(diào)節(jié)換熱器22的進(jìn)水溫度，以避免壓縮機21無法工作；可使進(jìn)入第二回?zé)崞?7的二氧化碳的溫度盡可能的低；可控制壓縮機21吸氣過熱狀態(tài)，防止壓縮機21濕壓縮及排氣溫度過高等；也可充分利用進(jìn)水中的熱能，顯著提高了二氧化碳熱泵加熱裝置100的工作效率。特別地，流出第二回?zé)崞?7的二氧化碳不經(jīng)過第一回?zé)崞?3直接返回壓縮機21，可使第二回?zé)崞?7中的二氧化碳中的熱量盡可能少的釋放給流出蒸發(fā)器26中的二氧化碳中，可使流出蒸發(fā)器26的二氧化碳充分利用流出換熱器22的二氧化碳的熱量。

在本發(fā)明的一些實施例中，分流節(jié)流裝置包括分流裝置、第一節(jié)流裝置24和第二節(jié)流裝置25。分流裝置可具有一個進(jìn)口和兩個出口，例如三通管。第一節(jié)流裝置24可設(shè)置在蒸發(fā)器26和分流裝置之間的管路上。第二節(jié)流裝置25可設(shè)置在第二回?zé)崞?7和分流裝置之間的管路上。進(jìn)一步地，第一節(jié)流裝置24和第二節(jié)流裝置25均可為電磁膨脹閥或毛細(xì)管。具體地，在一些實施方式中，第一節(jié)流裝置24和第二節(jié)流裝置25均可為毛細(xì)管。在一些實施方式中，第一節(jié)流裝置24和第二節(jié)流裝置25中的一個為毛細(xì)管，另一個為電磁膨脹閥，以使二氧化碳的分路流量可控。在一些優(yōu)選的實施方式中，第一節(jié)流裝置24和第二節(jié)流裝置25均可為電磁膨脹閥，以實現(xiàn)任意分配兩路流量，提高二氧化碳熱泵加熱裝置100的工作效率。在本發(fā)明的一些替代性實施例中，分流節(jié)流裝置可包括分流裝置和設(shè)置在該分流裝置和第一回?zé)崞?3之間的總節(jié)流裝置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，二氧化碳熱泵加熱裝置100的水路系統(tǒng)30還可包括散熱裝置，其出水口連通至進(jìn)水管31的進(jìn)口，其進(jìn)水口連通至出水管33的出口。例如，散熱裝置可為地板輻射采暖裝置、墻體輻射采暖裝置、暖氣片或室內(nèi)機。在本發(fā)明的另一些實施方式中，水路系統(tǒng)30可包括儲水水箱，進(jìn)水管31的進(jìn)口連通至儲水水箱的下部，出水管33的出口連通至儲水水箱的上部。在本發(fā)明的又一些實施方式中，進(jìn)水管31的進(jìn)口連通至自來水網(wǎng)。出水管33的出口可連通至散熱裝置、儲水水箱、浴池、洗浴噴頭或水龍頭等。進(jìn)一步地，進(jìn)水管31上還設(shè)置有水泵34。

在本發(fā)明的一些實施例中，為了提高換熱效率，換熱器22可包括外管、在外管內(nèi)延伸的多根內(nèi)管。外管的兩端分別具有供水流流入流出外管的進(jìn)水口和出水口。每根內(nèi)管的兩端分別具有供二氧化碳流入流出該內(nèi)管的冷媒進(jìn)口和冷媒出口。特別地，多根內(nèi)管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且每根內(nèi)管的外壁與外管的內(nèi)壁接觸抵靠，可顯著提高內(nèi)管內(nèi)的二氧化碳與外管內(nèi)的水之間的進(jìn)行熱交換的換熱面積，進(jìn)而提高了兩者之間的熱交換系數(shù)。

第一回?zé)崞?3可包括第一冷媒管和第二冷媒管，且第一冷媒管的至少部分管段與第二冷媒管的至少部分管段相互纏繞呈雙螺旋狀，第一回?zé)崞?3為雙螺旋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、成本低。

第二回?zé)崞?7可包括水流管路和冷媒管。水流管路可沿一直線延伸，即水流管路為直管。冷媒管配置成使其內(nèi)的二氧化碳與水流管路內(nèi)的水熱連接。具體地，在一些第二回?zé)崞?7的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向纏繞于水流管路。在另一些第二回?zé)崞?7的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈直線狀延伸。在另一些第二回?zé)崞?7的結(jié)構(gòu)中，冷媒管的至少部分管段沿水流管路的軸線方向在水流管路內(nèi)呈螺旋狀延伸。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。